特許 5956201 送風機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5956201

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】送風機

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/10 20060101AFI20160714BHJP

   F04D 29/70 20060101ALI20160714BHJP

   F04D 29/00 20060101ALI20160714BHJP

   H02K 7/14 20060101ALI20160714BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/10 A

   F04D29/70 N

   F04D29/00 B

   H02K7/14 A

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-53716(P2012-53716)

(22)【出願日】2012年3月9日

(65)【公開番号】特開2013-188091(P2013-188091A)

(43)【公開日】2013年9月19日

【審査請求日】2015年1月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100144048

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 智弘

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 譲

(72)【発明者】

【氏名】小沢 武

【審査官】 下原 浩嗣

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１７４８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１２３４２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−１２１５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０４５６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２１９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８６９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ５／１０

Ｆ０４Ｄ ２９／００

Ｆ０４Ｄ ２９／７０

Ｈ０２Ｋ ７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハブの外周部に送風用の羽根を有し、中心部にシャフトを有するカップ状のロータと、
前記ロータの回転を駆動するステータと、
前記シャフトを軸支すると共に前記ステータを保持するベアリングライナーと、
前記ベアリングライナーを保持するベースと、
前記ステータと、前記ベースの大径部と、を覆う非磁性材からなるシールドケースと、
を備える送風機であって、
前記シールドケースの一端が折り曲げられて、軸方向に延びると共に、半径方向に前記ベアリングライナーの外周面に重ねられた状態で取り付けられ、
前記シールドケースの他端が折り曲げられて前記大径部の下端面に固定され、
重ねられた状態にある前記シールドケースと前記ベアリングライナーとの間、及び、前記ベースの大径部と前記シールドケースとの間にそれぞれシール材が配置され、
前記シールドケースと前記ベアリングライナーとの間に配置された前記シール材が、前記ベアリングライナーの外周に形成した環状溝に配置されていることを特徴とする送風機。

【請求項2】

前記シールドケースの他端に爪部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の送風機。

【請求項3】

前記ベースの大径部の外周面に凸状の係合爪部を形成し、前記シールドケースの大径円筒部に形成した開口部と係合させて前記シールドケースの大径円筒部を前記ベースの大径部に取り付け、かつ、前記ベースの大径部の上端面と前記シールドケースとの間に前記シール材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の送風機。

【請求項4】

前記ベースにおける大径部の外径は、前記ハブの外径以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送風機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は送風機に関し、特に防水、防塵機能を備えた送風機に関する。

【背景技術】

【0002】

送風機は、主にパソコン、サーバ、複写機などの電子機器や、事務機器等の屋内用機器の冷却に用いられている。また、送風機は、電気自動車のバッテリーの冷却など、車載機器の冷却にも用いられており、野外用も含めて幅広い分野で利用されている。このため、送風機の使用環境によっては、水分や塵埃が送風機の内部に進入する可能性がある。

【0003】

水分や塵埃が送風機の内部に進入すると、送風機を構成するモータや回路基板に、進入してきた水分や塵埃が付着する可能性がある。回路基板に水分や塵埃が付着すると、回路の誤動作や故障を生じる虞がある。このような不具合を防止することを目的とした、防水・防塵機能を備える送風機が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

【0004】

図４に、特許文献１の図３に記載されている送風機の断面図を示す。図４に示すように、特許文献１に記載されている送風機１００は、送風機全体を支持するファンフレーム１１１と、ファンフレーム１１１の中央底部に取り付けられているベース１１４と、ベース１１４に形成されている小径円筒部の外周に取り付けられているステータ１１３と、ベース１１４の中央部にて回転可能に軸支されるファンロータ１１８とを備えている。ステータ１１３には、コイル１３３が巻回されている。

【0005】

特許文献１に記載されている送風機１００では、ファンロータ１１８とステータ１１３との間に、防水・防塵用のケーシング１１２を配置してある。ケーシング１１２は、ファンフレーム１１１と一体に成形されており、ケーシング１１２とベース１１４との間に形成される空隙に、回路基板１３１を含むステータ１１３を配置してある。更に、ケーシング１１２とベース１１４との間に形成される空隙に、充填体１１５を注入することで、ステータ１１３と回路基板１３１とを封入してある。

【0006】

このように送風機１００を構成することによって、防水及び防塵に加えて、吸振性、熱伝動性を備えることができるとしている。

【0007】

次に、図５に、特許文献２の図１に記載されている送風機の断面図を示す。図５に示すように、特許文献２に記載されている送風機２００は、送風機２００の全体を支持するブラケット２２０と、ブラケット２２０内部の中央に取り付けられる固定子２４０と、固定子２４０の中央部にて回転可能に軸支される回転子２３０と、回転子２３０を覆うように取り付けられたファン部材２７０とを備えている。

【0008】

特許文献２に記載されている送風機２００では、共に回転する回転子２３０とファン部材２７０との間に隙間を形成してあり、その隙間にカバー部２５０を配置してある。カバー部２５０は、固定子２４０側のブラケット２２０に取り付けられている。ブラケット２２０とカバー部２５０との間には、Ｏリング２８１を配して封止してある。これにより、回転子２３０及び固定子２４０を配置しているカバー部２５０の内部の空間２８２に、異物が進入することを防いでいる。

【0009】

この構成により、回転子２３０及び固定子２４０を配置してある空間２８２と、外部とが挿通する部分は、カバー部２５０の中心部と、ファン部材２７０のシャフトの外周との間に形成される挿通孔２５５のみとなっている。

【0010】

特許文献２に記載されている送風機２００では、更に防水性と防塵性を高めるために、唯一の開口部である挿通孔２５５に向かう進入経路２８３の途中に、凸部２５７及び凹部２７５から構成される屈曲部２８４を形成して、異物が挿通孔２５５に向かうことを防止している。更に、ファン部材２７０が回転することによって生じる遠心力を用いて、屈曲部２８４付近に存在している異物を排出するための排出孔２７８を、ファン部材２７０の側面に形成している。

【0011】

特許文献２に記載されている送風機２００では、ブラケット２２０とカバー部２５０とを用いて空間２８２を封止したので、空間２８２への異物の進入を防止できるとしている。また、進入経路２８３に進入した異物は、屈曲部２８４で堰き止められると共に、ファン部材２７０の回転による遠心力によって排出孔２７８から排出される。したがって、ファンの設置向きや使用条件に関らず、確実に異物の進入を防止できるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特許第４４６３２６８号公報

【特許文献2】特許第４８２２０２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、特許文献１に記載されている送風機１００では、ケーシング１１２とベース１１４とで形成される空間に充填体１１５を充填して封止しているために、ステータ１１３や回路基板１３１も多量の充填体１１５に接触した状態となっている。従って、充填体１１５によるストレスが、コイル１３３や回路基板１３１に実装された電子部品に影響を及ぼし、場合によっては回路の誤動作や故障が生じる虞がある。

【0014】

また、充填体１１５の硬化までに時間を要することや、充填体１１５を充填するために必要な真空処理や充填処理、及び硬化処理のための設備が必要となり、製品のコストが上昇する要因となる。更に、充填体１１５の充填作業において何らかの不具合が生じた場合には、送風機１００を再生することができず、廃棄処分することになる。すると、作業性が悪化したり、環境負荷の増加やコストアップの要因となる。

【0015】

また、特許文献２に記載されている送風機２００では、塵埃等の進入経路２８３中にラビリンス構造を形成しているために、カバー部２５０とファン部材２７０とに凹凸形状を形成し、位置を合わせる必要がある。これらのカバー部２５０とファン部材２７０とを、樹脂による射出成形で成形したとしても、そのための高精度な金型が必要となり、コストアップの要因となる。

【0016】

本発明は上記の課題に鑑み、簡易な構成で防水、防塵機能を備える送風機を提供することを目的としている。また、作業性が良く、コスト低減が可能な送風機を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明に係る送風機は、ハブの外周部に送風用の羽根を有し、中心部にシャフトを有するカップ状のロータと、前記ロータの回転を駆動するステータと、前記シャフトを軸支すると共に前記ステータを保持するベアリングライナーと、前記ベアリングライナーを保持するベースと、前記ステータと、前記ベースの大径部と、を覆う非磁性材からなるシールドケースと、を備える送風機であって、前記シールドケースの一端が折り曲げられて、軸方向に延びると共に、半径方向に前記ベアリングライナーの外周面に重ねられた状態で取り付けられ、前記シールドケースの他端が折り曲げられて前記大径部の下端面に固定され、重ねられた状態にある前記シールドケースと前記ベアリングライナーとの間、及び、前記ベースの大径部と前記シールドケースとの間にそれぞれシール材が配置され、前記シールドケースと前記ベアリングライナーとの間に配置された前記シール材が、前記ベアリングライナーの外周に形成した環状溝に配置されていることを特徴とする。

【0018】

また、本発明に係る送風機は、前記シールドケースの他端に爪部が形成されていることを特徴とする。

【0019】

また、本発明に係る送風機は、前記ベースの大径部の外周面に凸状の係合爪部を形成し、前記シールドケースの大径円筒部に形成した開口部と係合させて前記シールドケースの大径円筒部を前記ベースの大径部に取り付け、かつ、前記ベースの大径部の上端面と前記シールドケースとの間に前記シール材が配置されていることを特徴とする。

【0020】

また、本発明に係る送風機の、前記ベースにおける大径部の外径は、前記ハブの外径以下であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、ベースに保持されているステータを、シールドケースを用いて覆うようにしたので、簡易な構成で送風機に防水、防塵機能を備えることができる。また、作業性が良好で、コスト低減が可能な送風機を提供することができる。

【0022】

また、本発明によれば、シールドケースとベースとの間にシール材を配置することで、水分や塵埃の進入を抑制することができる。また、シールドケースの爪部を加締めてベースに取り付けることで、組立分解作業を容易に行うことができる。

【0023】

また、本発明によれば、シールドケースとベースとの間にシール材を配置することで、水分や塵埃の進入を抑制することができる。また、ベースの大径部の凸部をシールドケースの開口に係合することで、組立分解作業を容易に行うことができる。

【0024】

また、本発明によれば、軸流式の送風機における空気の流路に突起がなく急に狭くなることを防止する。これにより、風量特性の低下と騒音上昇を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態に係る送風機の断面図である。

【図2】図１に示す送風機における、モータ箇所を拡大した図である。

【図3】シールドケースをベース部の大径部に装着する他の実施形態を示す図である。

【図4】従来の送風機を示す断面図である。

【図5】その他の従来の送風機を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態における送風機の断面図である。図２は、図１に示す送風機におけるモータ箇所を拡大した図である。

【0027】

本発明に係る送風機１は、送風用の羽根２０を形成したインペラ１８と、インペラ１８を装着したカップ状のロータ１５と、ロータ１５の回転を軸支するベース５と、インペラ１８を回転させるモータ２と、インペラ１８、モータ２及びモータ２を取り付けるベース５を収容するケーシング３とを備えている。

【0028】

モータ２は、固定側のステータ１０と、回転側のロータ１５とを備えたアウターロータ型モータである。ケーシング３は、送風機１の外枠を形成するハウジング４と、ベース５とから構成されている。ベース５は、複数のスポーク３１を介してハウジング４と一体に成形されている。

【0029】

ベース５の中央部には、円筒状のボス部２７を、ベース５と一体成形にて立設させてある。ボス部２７の内周部には、円筒状のベアリングライナー６を嵌挿してある。図１及び図２に示す実施形態では、ベース５とベアリングライナー６とは別部品として構成してあるが、ベース５とベアリングライナー６とを一体に形成することもできる。ベアリングライナー６の外周部には、ロータ１５の回転を駆動するステータ１０を取り付けてある。

【0030】

ベアリングライナー６の内側には、シール付ベアリング７、８が装着されており、ロータ１５のシャフト９を回転可能に軸支している。シール付ベアリング８は、ベアリングライナー６の内周部に形成した段部と、中空円筒状のカラー３０により、軸方向の位置決めがなされている。シール付ベアリング７は、シャフト９の先端部に取りつけられている止め輪と、予圧を付与するためのコイルばね２９により、軸方向の位置決めがなされている。

【0031】

ベアリングライナー６の外周面は、ステータコア１１を保持している。ステータ１０は、軟磁性プレートを複数枚積層してなるステータコア１１と、このステータコア１１に巻回されたコイル１２と、電子部品が実装された回路基板１３とを備えている。コイル１２は、ステータコア１１に装着したインシュレータ１４の上から巻回している。回路基板１３は、インシュレータ１４の下端側に装着してある。コイル１２の端子部分は、回路基板１３に形成された配線パターンと電気的に接続してある。

【0032】

ロータ１５は、カップ状のロータヨーク１６と、ロータヨーク１６の内側に固着したリング状のマグネット１７と、ロータヨーク１６の中央に固着したシャフト９とを備えている。ロータヨーク１６の外周には、インペラ１８を装着してある。インペラ１８は、カップ状のハブ１９と、ハブ１９の外周に一体成形された複数の羽根２０とを有している。

【0033】

ロータヨーク１６とシャフト９との固着は、金属材料（例えば、ダイカスト材であるアルミニウム材料や亜鉛材料。）を用いたインサート成形法を用い、ボス部２８を形成することで行う。インペラ１８は、シャフト９を固着したロータヨーク１６に対して、樹脂を用いたインサート成形を行って成形する。このインサート成形によって、ロータヨーク１６の外周にハブ１９を形成すると共に、ハブ１９の外周に複数の羽根２０を同時に一体成形することができる。なお、予めハブ１９と羽根２０とを一体成形したインペラ１８を、ロータヨーク１６の外周面に圧入や接着剤にて固着することもできる。

【0034】

シールドケース２１は、例えばアルミ合金や、非磁性ステンレス鋼からなる非磁性材を素材とする、薄肉の部材である。シールドケース２１は、略カップ状の形態をしている。シールドケース２１には、プレス加工若しくは絞り加工により小径円筒部と大径円筒部とを形成してある。シールドケース２１の小径円筒部は、ステータ１０を覆う部位である。シールドケース２１の大径円筒部は、回路基板１３を覆うと共に、ベース５における大径部の外周と嵌合する部位である。

【0035】

シールドケース２１における小径円筒部の端面の中心部には、ロータ１５のシャフト９を通す開口部を形成してある。更に、当該開口部の周縁には、シールドケース２１の内側に向かって軸方向に伸張する円筒部２２を形成してある。図１及び図２に示す実施形態では、当該円筒部２２の内周側にベアリングライナー６の外周を嵌入して、ベアリングライナー６に対してシールドケース２１を位置決めしている。なお、これとは逆に、ベアリングライナー６の内周に円筒部２２の外周側を嵌入する構成を採用することも可能である。

【0036】

シールドケース２１における大径円筒部の端部には、ベース５の大径部を挟み込むことで、シールドケース２１とベース５とを固定するための複数の爪部２３を形成してある。なお、図２に示すように、シールドケース２１の爪部２３を折り曲げて加締めた後においても、爪部２３がベース５の底面から突出しないようにするために、ベース５の底面に凹部２６を形成してある。

【0037】

図２に示すように、シールドケース２１の円筒部２２とベアリングライナー６との間には、水分や塵埃の進入を防ぐシール材２４を配置してある。図２に示す実施形態では、シール材２４は、ベアリングライナー６の外周に形成した環状溝に装着してある。

【0038】

また、図２に示すように、シールドケース２１の大径円筒部の内周と、ベース５の大径部との間には、水分や塵埃の進入を防ぐシール材２５を配置してある。図２に示す実施形態では、シール材２５は、ベース５の外周端部に形成した環状溝に装着してある。シール材２４、２５として、例えばＯリングを用いることができる。また、シール材２４、２５として、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）などのゴム材料からなるパッキンを用いることができる。

【0039】

このように、シール材２４、２５を用いてステータ１０及び回路基板１３を外部から遮蔽することによって、外部からの水分や塵埃がステータ１０及び回路基板１３に侵入することを抑制することができる。従って、水分や塵埃によってモータの誤動作や故障が生じる不具合を減少させることができる。また、爪部２３をベース５に形成した凹部２６に加締めて固着しているため、シールドケース２１を容易に装着、固着すると共に、分解することもできる。なお、ベース５の底面に形成した凹部３４には、ラベルなどを貼着してベアリングライナー６の開口を塞ぐことによってベアリング７を金属シール品や開放形とすることもできる。

【0040】

また、ベース５における大径部の外周と嵌合するシールドケース２１の大径円筒部は、図３に示す構成としてもよい。図３はシールドケース２１の大径円筒部をベース５の大径部に取り付けた状態を示す部分拡大図である。図２に示すシールドケース２１の爪部２３を折り曲げて加締める代わりに、ベース５の大径部の外周面に凸部となる複数の係合爪部３５を形成し、シールドケース２１の大径円筒部に形成した複数の開口部３６と係合させることによってシールドケース２１の大径円筒部をベース５の大径部に取り付ける。このとき、ベース５の大径部の上端面とシールドケース２１との間にシール材２５を介装する。

【0041】

図３に示すように、ベース５の大径部の上端面とシールドケース２１との間に介装したシール材２５を圧縮させてシールドケース２１とベース５の大径部の係合爪部３５を係合させることによって容易にシールドケース２１をベース５の大径部に強固に装着することができる。

【0042】

なお、シールドケース２１の厚さや寸法は、マグネット１７とステータコア１１との間に形成されるギャップ長よりも小さい寸法に設定する。また、ベース５における大径部の外径寸法は、インペラ１８のハブ１９の外径寸法と同等、もしくはそれよりも小さくなるように構成することが好ましい。ベース５における大径部の外径寸法を、インペラ１８のハブ１９の外径寸法以下に設定することによって、送風機１の吸込み口３２から羽根２０の間に流入した空気が、羽根２０の下流で吐き出されるまでの間に、ベース５に衝突することなく送風機１の吐出し口３３から吐き出されることとなる。その結果、送風機１の風量特性を維持することができる。また、騒音の増大を抑制することができる。

【符号の説明】

【0043】

１、１００、２００ 送風機
２ モータ
３ ケーシング
４ ハウジング
５ ベース
６ ベアリングライナー
７、８ シール付ベアリング
９ シャフト
１０ ステータ
１１ ステータコア
１２ コイル
１３ 回路基板
１４ インシュレータ
１５ ロータ
１６ ロータヨーク
１７ マグネット
１８ インペラ
１９ ハブ
２０ 羽根
２１ シールドケース
２２ 円筒部
２３ 爪部
２４、２５ シール材
２６ 凹部
２７ ボス部
２８ ボス部
２９ コイルばね
３０ カラー
３１ スポーク
３２ 吸込み口
３３ 吐出し口
３４ 凹部
３５ 係合爪部
３６ 開口
１１１ ファンフレーム
１１２ ケーシング
１１３ ステータ
１１４ ベース
１１８ ファンロータ
１３１ 回路基板
１１５ 充填体
１３３ コイル
２００ 送風機
２２０ ブラケット
２３０ 回転子
２４０ 固定子
２５０ カバー部
２７０ ファン部材
２８１ Ｏリング
２８２ 空間
２８３ 進入経路
２５５ 挿通孔
２５７ 凸部
２７０ ファン部材
２７５ 凹部
２７８ 排出孔
２８４ 屈曲部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】